Question

3．如图，建筑工人用滑轮组提升重为220N的泥桶，动滑轮重为20N，不计滑轮与轴之间的摩擦及绳重．若工人在5s内将绳子匀速向上拉6m，则泥桶上升2m，工人所用拉力是80N，拉力的功率为96W，滑轮组的机械效率为91.7%．若增加所提升物体的重，则滑轮组的机械效率变大．（选填“变大”“变小”“不变”）

Answer 1

分析 （1）根据s=3h求出泥桶上升高度；
（2）根据F=$\frac{1}{3}$（G+G_动）求出拉力大小；
（3）根据W=Fs求出拉力做的功，根据P=$\frac{W}{t}$求出功率；
（4）根据η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$=$\frac{Gh}{F3h}$=$\frac{G}{3F}$，求出机械效率；
（5）根据η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{有用}+{W}_{额}}$=$\frac{Gh}{Gh+{G}_{轮}h}$=$\frac{G}{G+{G}_{轮}}$分析．

解答 解：（1）由滑轮组图示可知，s=3h
泥桶上升高度：h=$\frac{1}{3}$s=$\frac{1}{3}$×6m=2m；
（2）手拉绳子的力：F=$\frac{1}{3}$（G+G_动）=$\frac{1}{3}$×（220N+20N）=80N；
（3）拉力做的功W=Fs=80N×6m=480J，
拉力的功率P=$\frac{W}{t}$=$\frac{480J}{5s}$=96W；
（4）机械效率：η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{Gh}{F3h}$×100%=$\frac{G}{3F}$×100%=$\frac{220N}{3×80N}$×100%≈91.7%．
（5）根据η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{有用}+{W}_{额}}$=$\frac{Gh}{Gh+{G}_{轮}h}$=$\frac{G}{G+{G}_{轮}}$=$\frac{1}{1+\frac{{G}_{轮}}{G}}$，可知，增大提升的重物时，η变大．
故答案为：2；80；96；91.7%；变大．

点评 此题主要考查的是学生对滑轮组省力特点、功、功率、机械效率计算公式的理解和掌握，有一定难度．